对于锂-硫（Li-S）电池的商业化，软包电池级别的研究必不可少，一些在小尺寸电池上存在的可以忽略或很小的问题可能会对较大的软包电池的性能产生更大的影响。

近日，爱达荷州国家实验室Bin Li报道了通过Operando压力分析，对Li-S软包电池的失效机理进行了深入的研究，并提出了改善Li-S电池性能的方法。

文章要点

1）基于微X-CT结果，研究人员采用微结构分辨建模方法模拟了几种正极（NCSE和CSE）的曲折度(τ)值。发现，最初的润湿问题是由高孔隙率的正极/隔膜和电解质在正极/隔膜中缓慢扩散引起。因此，需要分别优化与电解质吸收和扩散相关的正极的孔隙率(ε)和ε/τ值。如果要使用高外压来提高Li-S电池的性能，就需要一个坚固耐用的隔膜。

2）研究发现，电池压力变化所反映的Li-S电池厚度演化主要受锂金属负极体积变化的影响，这掩盖了硫正极的响应。研究人员采用归一化压力和dp/dv分析相结合的方法，实时诊断锂金属负极的退化，并得到了失效后分析的证实。

3）研究人员指出，外部电堆压力有助于稳定锂金属负极，保持硫正极良好的连接，避免循环开裂。此外，除高压外，正极结构中较小的ε/τ比可促进均匀镀锂/剥离和抑制SEI/死锂积累。

这项工作将有助于Li-S软包电池的设计，主要集中在正极和隔膜的设计。将该压力操作系统应用于Li-S电池，对于改善电池的循环性能、提高能量密度以及安全管理都具有极大的帮助。

参考文献

Parameswara R. Chinnam, et al, Unlocking Failure Mechanisms and Improvement of Practical Li–S Pouch Cells through In Operando Pressure Study, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202103048

https://doi.org/10.1002/aenm.202103048